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シリコン量子ドット凝集体の電子物性とメモリ効果に関する基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号 10450125
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関福岡大学 (1999)
広島大学 (1998)

研究代表者

香野 淳  福岡大学, 理学部, 講師 (30284160)

研究分担者 宮崎 誠一  広島大学, 工学部, 助教授 (70190759)
研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
1999年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1998年度: 5,200千円 (直接経費: 5,200千円)
キーワードシリコン量子ドット / 自己組織化形成 / メモリ効果 / フローティングゲートMOSメモリ / しきい値電圧シフト / 室温動作メモリ / 多段階電子注入 / 保持電子間の相互作用 / 室温動作 / 保持電子数 / 低電圧書き込み
研究概要

自己組織化形成シリコン量子ドット(QD)をフローティングゲートとして絶縁膜中に埋め込んだMOS(metal-oxide-semiconductor)構造を作製し,ドットの電子注入,電荷保持及び電子放出特性を調べ,メモリデバイス開発への指針を得た。また,Si QDにおける量子サイズ効果及び発光過程を明らかにした。以下にメモリ効果に関する主な研究成果を示す。
1.ゲート長1μm以下のSi QDフローティングゲートMOSトランジスタのドレイン電流-ゲート電圧特性にドットへの電子注入・放出に基づくヒステリシスを見出し,メモリ動作を実証した。また,ゲート電圧を一定に保持してドットへの電子注入をドレイン電流の時間変化(減少)として観測すると,ドットの帯電状態は段階的に生じ,準安定状態を経て最終安定状態に達することが分かった。更に,パルスゲート電圧印加によるドレイン電流の変化から,ドットへの電子注入は多段階的に起こることを明らかにした。
2.Si QDフローティングゲートMOSキャパシタの電気特性から,ドットへの電子注入・放出特性を定量評価した。ドットへの電子注入後及び電子放出後の2状態が室温で安定に保持されることが分かった。ゲート電圧0Vにおける保持電荷量がドット当たり電子約1個であることを明らかにした。また,帯電したQDフローティングゲートを均一誘電体層とみなすことはできず,フローティングゲート中の総保持電荷量が同じであっても,QDフローティングゲートの方が均一層に比べてフラットバンド電圧シフト量が大きくなることが分かった。更に,Si QDフローティングゲートからの電子放出は,ドットに保持された保持電子間のクーロン相互作用のため,多段階的に起こることが分かった。

報告書

(3件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (20件)

  • [文献書誌] Atsushi Kohno: "Single Electron Charging to a Silicon Quantum Dot Floating Gate in MOS Structures"Extended Abstracts of the 1998 International Conference on Solid State Devices and Materials. 174-175 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sun-an Ding: "Quantum confinement effect in self-assembled, nanometer silicon dots"Applied Physics Letters. 73・26. 3881-3883 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Seiichi Miyazaki: "Self-Assemblling of Si Quantum Dots and Its Application to Floating Gate MOS Memory"Proc. Of Intern. Microprocesses and Nanotechnology Conf. (1999). 84-85 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Seiichi Miyazaki: "Luminescence Study of Self-Assembled, Silicon Quantum Dots"Mat. Res. Soc. Symp. Proc.. 536. 45-50 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naoji Shimizu: "Charging States of Si Quantum Dots as Detected by AFM/Kelvin Probe Technique"Extended Abstracts of the 1999 Intrn. Conf. on Solid State Devices and Materials. 80-81 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Seiichi Miyazaki: "Control of Self-Assembling Formation of Nanometer Silicon Dots by Low Pressure Chemical Vapor Deposition"Thin Solid Films. (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Atsushi Kohno et al.: "Single Electron Charging to a Silicon Quantum Dot Floating Gate in MOS Structures"Extended Abstracts of the 1998 Intern. Conf. on Solid State Devices and Materials. 174-175 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sun-an Ding et al.: "Quantum Confinement Effect in Self-Assembled Silicon Dots"Applied Physics Letters. Vol. 73, No. 26. 3881-3883 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Seiichi Miyazaki et al.: "Self-Assembling of Si Quantum Dots and Its Application to Floating Gate MOS Memory"Proc. of Intern. Microprocesses and Nanotechnology Conf.. 84-85 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Seiichi Miyazaki et al.: "Luminescence Study of Self-Assembled, Silicon Quantum Dots"Mat. Res. Soc. Symp. Proc.. Vol.536. 45-50 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naoji Shimizu et al.: "Charging States of Si Quantum Dots as Detected by AFM/Kelvin Probe Technique"Extended Abstracts of the 1999 Intern. Conf. on Solid State Devices and Materials. 80-81 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Seiichi Miyazaki et al.: "Control of Self-Assembling Formation of Nanometer Silicon Dots by Low Pressure Chemical Vapor Deposition"Thin Solid Films. (to be published). (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Seiichi Miyazaki: "Self-Assemblling of Si Quantum Dots and Its Application to Floating Gate MOS Memory"Proc.of Intern.Microprocesses and Nanotechnology Conf.(1999)(Invited). 84-85 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Seiichi Miyazaki: "Luminescence Study of Self-Assembled,Silicon Quantum Dots"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 536. 45-50 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Naoji Shimizu: "Charging States of Si Quantum Dots as Detected by AFM/Kelvin Probe Technique"Extended Abstracts of the 1999 Intrn.Conf.on Solid State Devices and Materials. 80-81 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Seiichi Miyazaki: "Control of Self-Assembling Formation of Nanometer Silicon Dots by Low Pressure Chemical Vapor Deposition"Intern.Joint Conf.on Silicon Epitaxy and Heterostructures. (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Atsushi Kohno: "Single Electron Charging to a Silicon Quantum Dot Floating Gate in MOS Structures" Extended Abstracts of the 1998 International Conference on Solid State Devices and Materials. 174-175 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Sun-an Ding: "Quantum confinement effect in self-assembled,nanometer silicon dots" Applied Physics Letters. 73・26. 3881-3883 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Seiichi Miyazaki: "Self-Assemblling of Si Quantum Dots and Its Application to Floating Gate MOS Memory(Invited)" Proc.of Intern.Microprocesses and Nanotechnology Conf.(印刷中). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Seiichi Miyazaki: "Luminescence Study of Self-Assembled,Silicon Quantum Dots" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.536(印刷中). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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